變頻控制系統(tǒng)在大型脫水機(jī)中的應(yīng)用

一，大型脫水機(jī)能廣泛用于紡織業(yè)的染整、洗水、織造、賓館旅游業(yè)水洗物料的脫水以及陶瓷化工、選礦等廠家，目前國(guó)內(nèi)廣泛使用的主要有HSB型滑動(dòng)支承式大型脫水機(jī)。

二，本文以HSB系列的大型脫水機(jī)為例介紹變頻控制系統(tǒng)的應(yīng)用。該脫水機(jī)主要由滑動(dòng)支承組件、外殼組件、錐體轉(zhuǎn)筒組件、驅(qū)動(dòng)電機(jī)等組成。電機(jī)的轉(zhuǎn)軸與錐體連在一起，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，帶水的紡織物在錐體轉(zhuǎn)筒內(nèi)，在離心力的作用下，紡織物的水甩向轉(zhuǎn)筒的外壁，從轉(zhuǎn)筒壁上的排水孔向底盤(pán)從地下排水道排掉，達(dá)到脫水的目的。整機(jī)支承在三個(gè)滑動(dòng)支承座上，并設(shè)有振動(dòng)振幅控制裝置，它控制由于紡織物在錐體轉(zhuǎn)筒內(nèi)放置不平衡、錐體在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中振幅超過(guò)了一定值時(shí)切斷主機(jī)電源，使機(jī)器停止工作，最終起到安全保護(hù)的作用。

三，本系列的大型脫水機(jī)的工作流程分為3個(gè)部分：

1、 進(jìn)布方式：帶水的紡織物從落布架上進(jìn)入到錐體轉(zhuǎn)筒中，此時(shí)脫水機(jī)以低速正向運(yùn)行， 保證可以手工進(jìn)行紡織物的堆放調(diào)整；

2、 脫水方式：帶水的紡織物在錐體轉(zhuǎn)筒的高速離心力作用下，達(dá)到脫水的目的，此時(shí)脫水機(jī)從低速逐漸加速，最終高速運(yùn)行，然后在設(shè)定的脫水時(shí)間結(jié)束后，逐漸減速運(yùn)行直至停止；

3、 出布方式：脫水后的紡織物從錐體轉(zhuǎn)筒經(jīng)過(guò)落布架輸送到成品車(chē)上，此時(shí)脫水機(jī)以低速反向運(yùn)行。

四，大型脫水機(jī)變頻控制系統(tǒng)：

1、由于大型脫水機(jī)屬于大慣性、近似的恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載，必須選用交流變頻器的基礎(chǔ)上配置制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻才能滿足系統(tǒng)的要求。本系統(tǒng)采用的是華為TD2000-4T0110G變頻器，它具有優(yōu)化空間矢量PWM調(diào)制、轉(zhuǎn)矩補(bǔ)償、自動(dòng)節(jié)能運(yùn)行、電壓AVR自整定等一系列功能，其接線主回路和控制回路如圖2所示。

2、在TD2000變頻器的外圍線路中，主要分三個(gè)部分：(1)直流母線P、N端接制動(dòng)單元P、N端，然后再由制動(dòng)單元的P、PB端外接制動(dòng)電阻BR，Tk為制動(dòng)單元的內(nèi)部繼電器，當(dāng)本單元出現(xiàn)故障時(shí)，Tk動(dòng)作，通過(guò)變頻器的端子X3定義，瞬間封鎖U/V/W輸出，并在變頻器上產(chǎn)生故障信號(hào)。(2)控制回路輸入端子中，FWD/REV為正/反轉(zhuǎn)信號(hào)、X1/X2為定義為二段頻率設(shè)定的多功能輸入端子，其中FWD/REV/ X1/X2/COM互相配合實(shí)現(xiàn)脫水機(jī)的三種工作方式(即C1正向高速運(yùn)行，C2低速正向運(yùn)行，C3低速方向運(yùn)行)；X3為定義為外部故障常開(kāi)輸入的多功能輸入端子，配合制動(dòng)單元的內(nèi)部繼電器Tk，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)保護(hù)。(3)控制回路輸出端子中，TA和TC為變頻器的故障指示，外接故障燈；FM和GND外接0~10V的直流數(shù)顯儀(頻率或轉(zhuǎn)速指示)；Y1和COM為開(kāi)路集電極輸出，在本系統(tǒng)定義為“運(yùn)行”信號(hào)。

五，變頻控制系統(tǒng)的制動(dòng)特性

實(shí)現(xiàn)脫水機(jī)的制動(dòng)特性必須包含制動(dòng)單元和制動(dòng)電阻。

六， 制動(dòng)單元的設(shè)置和應(yīng)用

制動(dòng)單元的安裝和配線必須注意下述幾點(diǎn)：(1) 安裝環(huán)境的溫度、濕度、腐蝕情況、通風(fēng)情況等必須符合說(shuō)明書(shū)要求；(2) 與變頻器相連時(shí)，請(qǐng)選用不同顏色的導(dǎo)線，防止P/N接反，否則將燒毀制動(dòng)單元并損壞變頻器；(3) P、N配線需選用600V耐壓等級(jí)電導(dǎo)線，配線長(zhǎng)度應(yīng)盡量短，如長(zhǎng)度超過(guò)5M，需采用雙絞線。

七，本制動(dòng)單元采用華為TDB-4C01-0150，它具有如下的基本功能：

1、參數(shù)設(shè)定

動(dòng)作電壓設(shè)定：通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)NO.3可以設(shè)定動(dòng)作電壓設(shè)定值660V或710V(默認(rèn)值)。

制動(dòng)使用率：通過(guò)撥碼開(kāi)關(guān)NO.1、NO.2可以設(shè)定制動(dòng)單元的工作使用率，默認(rèn)值為10%，但由于本系統(tǒng)對(duì)制動(dòng)要求比較高，設(shè)置為75%。

2、 故障報(bào)警

模塊異常：當(dāng)直流回路發(fā)生短路、過(guò)載或IGBT模塊損壞時(shí)制動(dòng)單元報(bào)警，故障繼電器Tk動(dòng)作，紅燈亮。

散熱器過(guò)熱：制動(dòng)單元散熱器過(guò)熱報(bào)警，故障繼電器Tk動(dòng)作，紅燈亮。

制動(dòng)單元故障后，其內(nèi)部繼電器Tk馬上動(dòng)作，通過(guò)對(duì)變頻器輸入端子X3的定義(F121=6 即將X3定義為外部故障常開(kāi)輸入)即可瞬間封鎖U/V/W輸出，并在變頻器的OP面板為E015(即外部設(shè)備故障報(bào)警)。

3、制動(dòng)電阻的選擇

在制動(dòng)單元的工作剛才中，直流母線的電壓升降取決于常數(shù)RC，R為制動(dòng)電阻的阻值，C為變頻器電解電容的容量。由充放電曲線我們知道，RC越小，母線電壓的放電速度越快，在變頻器中C保持一定的情況下，R越小，母線電壓的放電速度越快。

我們通常由以下公式求出制動(dòng)電阻的阻值

式中：Uc 制動(dòng)單元?jiǎng)幼麟妷褐担话銥?/span>710V/660V

Tb 制動(dòng)轉(zhuǎn)矩

Tm 電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩

本系統(tǒng)制動(dòng)電阻采用2Kw/30歐姆的標(biāo)稱(chēng)規(guī)格，可以適應(yīng)自動(dòng)脫水機(jī)的正常制動(dòng)。

4、變頻器的參數(shù)設(shè)置

八，本系統(tǒng)采用華為TD2000系列的變頻器，為適應(yīng)大慣量負(fù)荷的運(yùn)行需求，需要進(jìn)行如下的參數(shù)設(shè)置：

1、啟動(dòng)方式

參數(shù)號(hào)F21=2 轉(zhuǎn)速跟蹤再啟動(dòng)

變頻器在啟動(dòng)前，通過(guò)檢測(cè)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和方向，實(shí)施對(duì)旋轉(zhuǎn)中電機(jī)的平滑無(wú)沖擊啟動(dòng)。此種啟動(dòng)方式特別適合停機(jī)狀態(tài)有正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)現(xiàn)象的大慣性負(fù)載的瞬時(shí)停電再啟動(dòng)。

2、停機(jī)方式

參數(shù)號(hào)F30=0 減速停止

變頻器在接到運(yùn)行停止命令后，按照減速時(shí)間逐漸減少輸出頻率而最后停機(jī)。這時(shí)候的制動(dòng)，就可以在此過(guò)程中自動(dòng)加入。

3、過(guò)壓失速功能

參數(shù)號(hào)F38=1過(guò)壓失速功能選擇允許；F39=145% 過(guò)壓失速點(diǎn)為直流母線電壓基準(zhǔn)值×145% ，變頻器在減速運(yùn)行過(guò)程中，由于負(fù)載慣性的影響，可能會(huì)出現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的實(shí)際下降率低于輸出頻率的下降率，此時(shí)電機(jī)會(huì)回饋電能給變頻器，造成變頻器直流母線電壓升高，到660V時(shí)制動(dòng)單元?jiǎng)幼鳎捎谥苿?dòng)單元存在一定的使用率，如果高慣量的影響持續(xù)的話，就會(huì)出現(xiàn)直流母線電壓持續(xù)升高，此時(shí)若不采取措施，還是會(huì)出現(xiàn)過(guò)壓跳閘。因此，有了過(guò)壓失速保護(hù)功能，就能在減速運(yùn)行中自動(dòng)比較過(guò)壓失速點(diǎn)與實(shí)際的直流母線電壓，若后者超過(guò)了前者，就讓變頻器輸出頻率停止下降，直到再次檢測(cè)到后者低于前者時(shí)，才讓變頻器實(shí)施減速運(yùn)行。

4、輸入輸出端子功能選擇

參數(shù)號(hào)F119=1 端子X1功能為多段頻率端子1；

參數(shù)號(hào)F120=2 端子X2功能為多段頻率端子2；

參數(shù)號(hào)F121=6 端子X3功能為外部故障常開(kāi)輸入；

參數(shù)號(hào)F128=0 端子Y1功能為變頻器運(yùn)行中信號(hào)；

5,、加減速時(shí)間

參數(shù)號(hào)F09=500 加速時(shí)間為500s；F10=550 減速時(shí)間為550s

由于負(fù)載慣性的影響，必須將大型脫水機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)速的加減速時(shí)間設(shè)定為合理的數(shù)值，如果時(shí)間過(guò)短，就會(huì)出現(xiàn)變頻器過(guò)流、過(guò)壓等故障；如果時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，設(shè)備的運(yùn)行效率就會(huì)大大降低。